第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究的目的和意义 2
1.3国内外研究现状 2
1.3.1围岩稳定性发展研究现状 2
1.3.2高地应力隧道卸压支护措施研究现状 5
1.4主要研究内容 7
第二章 高地应力软岩隧道围岩变形影响因素 8
2.1高地应力软岩围岩变形影响因素 8
2.1.1地质因素 8
2.1.2工程因素 11
2.2基于正交设计的围岩变形影响因素 12
2.2.1正交试验设计 12
2.2.2模型建立与参数选取 12
2.2.3正交试验结果 13
2.2.4极差分析 14
2.2.5方差分析 14
2.3基于实例分析的高地应力软岩隧道变形影响因素 18
2.3.1工程概况 18
2.3.2变形情况统计 18
2.3.3围岩变形影响因素显著性分析 19
2.4超前应力释放技术 22
2.5本章小结 22
第三章 高铁隧道结构设计特性 23
3.1主要设计依据及技术标准 23
3.2荷载计算 23
3.2.1荷载计算公式 23
3.2.2断面荷载计算 25
3.2.3衬砌内力计算 26
3.2.4二次衬砌强度检算及配筋 31
3.3本章小结 36
第四章 大断面隧道超前预加固判据及影响因素 37
4.1引言 37
4.1.1大断面隧道的定义 37
4.1.2超前预加固工法综述 37
4.2隧道超前预加固判据 39
4.2.1隧道掌子面失稳的判据 39
4.2.2隧道掌子面失稳形式 40
4.2.3隧道稳定性判据 40
4.2.4掌子面稳定性分级 41
4.3超前预加固影响因素 41
4.3.1超前预加固概述 41
4.3.2围岩因素影响 42
4.3.3掌子面超前预加固 42
4.3.4棚式支护 43
4.3.5初期支护对超前预加固稳定性影响 44
4.3.6开挖进尺对掌子面稳定性的影响 45
4.4本章小结 46
第五章 浅埋、大断面软弱围岩隧道冒顶处理技术研究 48
5.1浅埋段掌子面冒顶概况 48
5.2浅埋段冒顶原因分析 49
5.3冒顶塌方处理技术 50
5.3.1水泥-水玻璃双浆液掺入量确定 50
5.3.2洞内塌方体封闭加固技术 52
5.3.3塌穴处理技术 52
5.3.4塌方体注浆加固技术 53
5.3.5已支护段变形处理措施 57
5.3.6通过塌方体施工技术 58
5.4浅埋、大断面软弱围岩隧道围岩加固 59
5.4.1围岩加固方案的比选 60
5.4.2隧道洞内长管劈裂注浆施工方法 61
5.4.3超前锚杆稳定掌子面施工方法 64
5.4.4围岩加固注意事项 65
5.4.5围岩加固效果分析 65
5.5本章小结 67
第六章 隧道施工现场监控量测技术研究 68
6.1监控量测的必要性及意义 68
6.2监控量测项目 68
6.3量测数据反馈方法 69
6.4隧道监控量测方案 70
6.5超前预报技术 73
6.6监控量测技术 75
6.6.1测点布置 75
6.6.2塌方影响段量测数据分析 76
6.6.3围岩加固段量测数据分析 77
6.6.4塌方之前施工不足分析 80
6.7本章小结 82
第七章 隧道施工过程有限元模拟分析基本原理 83
7.1有限元分析法 83
7.2隧道工程弹性和弹塑性问题的有限元法分析 85
7.2.1隧道工程弹性问题的有限元法分析过程 85
7.2.2隧道工程弹塑性问题的有限元法分析思路 85
7.3有限元在岩体支护结构中的应用 87
7.4初始地应力以及围岩开挖卸载的处理 89
7.4.1开挖卸荷的基本思想 89
7.4.2卸荷方法的具体实现 89
7.5本章小结 91
第八章 隧道开挖ANSYS模拟实例分析 93
8.1 ANSYS软件简介 93
8.2 ANSYS软件模拟分析 94
8.3隧道开挖过程的ANSYS仿真模拟 95
8.3.1隧道的工程概况和计算范围 95
8.3.2计算参数的选取 96
8.3.3 ANSYS模型的建立 97
8.3.4加载与初始地应力场模拟 98
8.4本章小结 113
第九章 隧道高地应力软岩大变形施工控制技术 114
9.1隧道受力特征 114
9.2隧道变形破坏特征 115
9.3大变形施工控制技术 116
9.4本章小结 118
第十章 高地应力软岩隧道“I”字形支架支护方案 120
10.1“I”字形支架支护 120
10.2计算模型 120
10.3工程应用 123
10.4计算结果分析 127
10.5本章小节 130
第十一章 隧道监控量测辅助信息化分析系统 131
11.1系统结构 131
11.2系统菜单 132
11.2.1文件 132
11.2.2工程和隧道信息管理 133
11.2.3断面和围岩信息管理 136
11.2.4必测项目监测及分析模块 142
11.2.5选测项目监测及分析模块 154
11.2.6数据报表模块 162
11.2.7窗口管理 163
11.3本章小结 163
第十二章 隧道运营期健康信息化监测系统 164
12.1系统应完成的任务和主要组成 164
12.2自动化传感测试子系统 165
12.2.1系统功能 165
12.2.2传感器选型 165
12.2.3传感器布设 171
12.2.4数据采集与传输模块 172
12.3交通安全监测子系统 175
12.3.1系统组成及功能 175
12.3.2各子系统设计方案 175
12.4综合预警与结构安全评估子系统 181
12.4.1系统功能 181
12.4.2技术特征 181
12.4.3系统预警分级 181
12.4.4系统安全评估方法及实现 182
12.5用户界面子系统 184
12.5.1在线监测评估软件 185
12.5.2三维隧道仿真数据查询软件 187
12.5.3用户界面系统软硬件配置 191
12.6本章小结 191
第十三章 结束语 193
参考文献 195